Depuis la fin du XIXème siècle, l’humanité est entrée dans ce qu’il est convenu d’appeler l’ère chimique caractérisée par l’augmentation croissante de l’emploi de produits chimiques dans les domaines les plus divers, aujourd’hui, on estime qu’il y a plus de 100 K de produits chimiques qui sont utilisés régulièrement dans l’industrie et qui sont des contaminants et polluants potentiels de l’écosystème global. Ces apports importants dans le milieu naturel peuvent provoquer des perturbations, dont il est indispensable d’apprécier les conséquences. Ainsi prend naissance l’écotoxicologie, terme qui apparaît en 1971 dans la littérature scientifique.

1. 21.
Chapitre XXI
ÉCOTOXICOLOGIE
A. BENSAKHRIA
21.1. Introduction
Depuis la fin du XIXème siècle, l’humanité est entrée dans ce qu’il est convenu d’appeler l’ère
chimique caractérisée par l’augmentation croissante de l’emploi de produits chimiques dans
les domaines les plus divers, aujourd’hui, on estime qu’il y a plus de 100 K de produits
chimiques qui sont utilisés régulièrement dans l’industrie et qui sont des contaminants et
polluants potentiels de l’écosystème global.
Ces apports importants dans le milieu naturel peuvent provoquer des perturbations, dont il est
indispensable d’apprécier les conséquences. Ainsi prend naissance l’écotoxicologie, terme qui
apparaît en 1971 dans la littérature scientifique.
Définitions
Le terme écotoxicologie rassemble les mots “écologie” et “toxicologie“. Jusque-là, les études
de toxicologie environnementales concernaient principalement les effets néfastes des toxiques
sur l’homme. L’écotoxicologie prend ainsi en compte les effets des produits chimiques dans le
contexte de l’écologie.
L’écotoxicologie est une branche de la toxicologie qui a pour objet l’étude des effets de toute
nature des toxiques sur toutes les espèces vivantes et leurs organisations, leurs rapports avec
la matière inanimée, leurs rapports entre elles et avec l’homme.
Le terme « écotoxiques » désigne des substances et des préparations qui présentent ou
peuvent présenter des risques immédiats ou différés pour une ou plusieurs composantes de
l’environnement.

2. Écotoxicologie
TOXICOLOGIE GÉNÉRALE 2
Tableau 1. Types de pollution
Type de pollution Nature chimique Source ou agent causal
Physique
Turbidité
Pollution thermique
Pollution radioactive
Rejets industriels
Rejets d’eau chaude
Radio-isotopes
Usines agroalimentaires
Centrales électriques
Installations nucléaires
Chimique
Pollution par les fertilisants
Pollution par des métaux
Pollution par les pesticides
Pollution par les détersifs
Pollution par les hydrocarbures
Pollution par des
composés de synthèse
Nitrates-phosphates
Mercure, cadmium,
Insecticides, herbicides
Agents tensioactifs
Pétrole brut et ses dérivés
PCB, insecticides, solvants
chlorés
Agriculture & lessives
Industrie, agriculture
Industrie, agriculture
Effluents domestiques
Industrie pétrolière, transports
Industries
Matières organiques
Fermentescibles Glucides, lipides, protides Effluents domestiques, agricoles,
d’industries agroalimentaires,
Papeteries
Microbiologiques
Agents microbiologiques Bactéries, virus,
champignons
Effluents urbains, élevages, secteur
agro-alimentaire
21.2. La pollution atmosphérique
Il y a pollution de l’air lorsque la présence d’une substance étrangère ou une variation
importante dans les proportions de ses composants est susceptible de provoquer un effet
nocif, de créer une nuisance ou une gêne.
La pollution est définie, selon deux critères : l’un qualitatif et l’autre quantitatif.
Qualitativement, toute substance étrangère à la composition de l’air, quantitativement
lorsqu’un polluant naturellement existant dans l’air mais à une teneur supérieure à la normale,
par exemple, le CO2 qui est un constituant normal de l’air, il est considéré comme polluant s’il
dépasse son seuil de concentration de 300 ppm.

3. Écotoxicologie
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21.2.1. Échelle de la pollution atmosphérique
Le niveau local : ou pollution de proximité, s’intéresse à la pollution de l’air dans les grandes
villes et zones peuplées, les sources de pollution sont dues aux activités humaines (SO2, CO,
O3, Pb, particules).
Le niveau régional : ou pollution à longue distance Les polluants émis par les activités
humaines retombent en partie à proximité des sources mais à des centaines de kilomètres de
leurs sources émettrices. Les principaux problèmes de pollution à longue distance sont
l’acidification, l’eutrophisation, et la pollution photochimique.
Le niveau globale ou pollution planétaire qui concerne l’effet de serre et la destruction de
l’ozone stratosphérique.
21.2.2. Classification des polluants atmosphériques
Polluants primaires : sont émis directement par une source identifiable, exemples : SO2, NO2.
Polluants secondaires : composés produits par des réactions chimiques entre des polluants
primaires et/ou des composés de l’atmosphère.
21.2.3. Origine de la pollution atmosphérique
Pollution d’origine naturelle : les océans et les mers se contaminent naturellement par le
sodium, les chlorures de magnésium et du calcium, le bromate de potassium. Les volcans
émettent des poussières, du SO2, du fluor. Les feux de forêts ou de prairies sont sources de
gaz CO et CO2, des essences terpéniques. Les vents et les tempêtes. Les processus
biologiques.
Pollution anthropogénique (origine humaine) : rejets industriels, déchets humains, la
combustion incomplète émettrice de SO2 (traceur), CO2, CO, NOx, des particules (S04, Fer,
cadmium, hydrocarbures aromatiques polycycliques HAP).
Les polluants provenant des sources mobiles telles que les automobiles, avions, trains,
bateaux, sont :CO et CO2, NO, NO2 (NOx), les particules (plomb, fumée noire), les hydrocarbures
imbrûlés, les hydrocarbures, les hydrocarbures aromatiques polycycliques, les contaminants
organiques volatils.
Les polluants provenant de l’incinération des déchets urbains, industriels et domestiques (le
traceur étant l’acide chlorhydrique).

4. Écotoxicologie
TOXICOLOGIE GÉNÉRALE 4
21.3. Pollution de l’eau
La pollution de l’eau est une altération qui rend son utilisation dangereuse et/ou perturbe
l’écosystème aquatique. Elle peut concerner les eaux superficielles (rivières, plans d’eau) et/ou
les eaux souterraines.
21.3.1. Origine et classification
Les matières organiques dégradables, qui réclament pour leur transformation, la présence
d’une quantité suffisante d’oxygène, il s’agit essentiellement des eaux d’égouts urbains, des
effluents des industries agricoles et alimentaires,
Les matières organiques non dégradables (imputrescibles) par les fermentations, c’est-à-dire
par l’action de micro-organismes vivants (plastiques) qui s’accumulent.
Les matières minérales en suspension qui proviennent de l’extraction des combustibles
minéraux, des minerais, des matériaux de construction, des ateliers de lavage, de la
transformation et du conditionnement de ces minerais ou matériaux, les substances minérales
dissoutes, toxiques ou désagréable, nitrites.
21.3.2. Principaux polluants de l’eau
Les nitrites et les nitrates, les phosphates et les sulfates, les fluorures causant une fluorose à
long terme, les chlorures, les métaux lourds Pb, Hg, Cd, As, Cr, les pesticides, l’ammoniaque,
les cyanures.
Les normes
Tableau 1. Normes des polluants de l’eau
Polluant Norme
Chlorures 250 mg/L
Sulfates 250 mg/L
Nitrates 50 mg/L
Nitrites 0,1 mg/L
Cyanures 50 µg/L
Plomb 50 µg/L
Pesticides 0,1 µg/L
21.4. La pollution du sol
La pollution du sol correspond à l’accumulation de composés toxiques : produits chimiques,
sels, matières radioactives ou agents pathogènes qui, tous, ont des effets nocifs sur la
croissance des plantes et la santé des animaux et de l’homme.

5. Écotoxicologie
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Sources
Tableau 2. Source de pollution des sols
Source de la pollution Polluants
Epandage de boues d’épuration
urbaines ou industrielles
Nitrates, phosphates, métaux lourds
Utilisation de pesticides, herbicides,
engrais
Molécules plus ou moins persistantes : cyanures,
nitrates
Industrie Matières organiques et des graisses (abattoirs, industries
agro-alimentaires)
Hydrocarbures (industries pétrolières, transports)
Métaux lourds (traitements des surfaces, métallurgie)
Acides, bases, solvants, produits chimiques divers
(industries chimiques, tanneries)
Matières radioactives (centrales nucléaires, traitement des
déchets radioactifs).
Autres molécules plus ou moins persistantes
Retombées de la pollution
atmosphérique urbaine ou industrielle
Métaux lourds, dioxines, acides
Stockage d’hydrocarbures (de la station-
service au dépôt pétrolier)
Hydrocarbures
Dépôts de munitions, champs de
bataille
Molécules complexes et persistantes
La pollution par les déchets solides
(urbaine)
Les métaux lourds, les hydrocarbures
21.5. Effets sur les écosystèmes
Pour tous facteurs polluants, les risques varient selon la concentration, la durée exposition, les
associations, les conditions météorologiques, et les prédispositions des sujets.
21.5.1. Effets de la pollution atmosphérique
La pollution atmosphérique cause une acidification, une eutrophisation, un effet de serre
additionnel, une pollution photochimique et un appauvrissement de la couche d’ozone.
Acidification : la pollution acide (ou pluies acides) est liée aux polluants acides (SO2, NOx, NH3,
HCl, HF) émis par les activités humaines qui retombent en partie à proximité des sources, mais
aussi à des centaines, voire des milliers de kilomètres de leurs sources émettrices.

6. Écotoxicologie
TOXICOLOGIE GÉNÉRALE 6
Ces polluants retombent sous forme de retombées sèches ou humides. Pendant le transport,
ces polluants se transforment. Les oxydes SO2 et NOx se transforment en sulfates (SO42-) et en
nitrates (NO32-) dans le cas où l’atmosphère est sèche, ainsi qu’en acide sulfurique (H2SO4) et
en acide nitrique (HNO3) dans le cas où l’atmosphère est humide. Le pH des eaux de pluies se
situe entre 3 et 4.
Le phénomène d’acidification à pour conséquences la diminution de la diversité biologique due
à un stress physiologique, l’appauvrissement des sols en ions par solubilisation des métaux
(Al), l’érosion des roches qui a des effets délétères sur les tissus foliaires conduisant à un
dépérissement des forêts.
Eutrophisation : Du grec « eutrophos » (bien nourrir) : c’est l’enrichissement du milieu et la
prolifération anormale des végétaux. Eutrophisation c’est une pollution nutritionnelle due à une
perturbation de l’équilibre biologique entre les sols est les eaux, due à un excès d’azote
atmosphérique (NOx, NH3), du carbone et des phosphates et dépend de la capacité
d’adsorption des écosystèmes.
Le phénomène d’eutrophisation à pour conséquences le déséquilibre des cycles
biogéochimiques, croissance de certaines espèces au détriment d’autres, diminution de la
biodiversité, détérioration qualité d’eau avec déstabilisation des chaînes trophiques,
dégradation qualités organoleptiques eau, asphyxie du milieu aquatique par excès de
végétation, pollution organique différée : phénomènes de putréfaction.
Effet De Serre : L’effet de serre est un phénomène naturel lié à l’absorption des rayonnements
Infrarouges (IR) de grande longueur d’onde renvoyés, par la surface terrestre, par des
composés présents dans l’atmosphère : CO2, CH4, H2O, O3, N2O, les chlorofluorocarbures CFC.
Une partie du rayonnement IR n’est pas renvoyé vers l’espace. Il y a donc absorption d’énergie.
Cette énergie est transformée en chaleur. La plupart de ces composés sont présents à l’état
naturel ce qui a permis le développement et le maintien de la vie sur Terre. La température
moyenne sur terre est de 15°C, si l’effet de serre naturel n’existait pas, la température
moyenne serait de – 18°C.
Depuis l’ère industrielle, il y a accroissement des concentrations des gaz à effet de serre à
savoir :
- Le CO2 lié principalement aux combustions industrielles, domestiques.
- Le CH4 lié principalement aux pratiques agricoles : riziculture par exemple.
- Le N2O provenant principalement des émissions automobiles par exemple.
- Les chlorofluorocarbures CFC (maintenant bannis), HFC, PFC, SF6.
Pollution photochimique (ou pollution photo-oxydante) : par un mélange complexe de polluants
formés chimiquement dans l’air, sous l’effet des rayonnements solaires à partir de composés
dits précurseurs tels que NOx, composés organiques volatils, monoxyde de carbone (CO). Le
principal polluant photochimique étant l’ozone O3 troposphérique à effets oxydants important,

7. Écotoxicologie
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il est appelé aussi mauvais ozone. Il est responsable du ralentissement de la croissance des
plantes, la mort prématurée des végétaux, et des effets néfastes sur la santé humaine.
L’ozone stratosphérique (situé à 19-30 kilomètre d’altitude) est qualifié de bon ozone car il
absorbe le rayonnement UV solaire et nous préserve ainsi contre le risque de cancer cutané et
autres mutations génétiques. Il préserve également l’activité photosynthétique des plantes.
Plusieurs polluants peuvent détruire l’ozone, par exemple : le CFC (chloro-fluoro-carbone).
21.5.2. Effets de la pollution de l’eau (hydrosphère)
La pollution de l’eau possède des effets négatifs sur l’environnement, elle entraine une
diminution de la teneur en oxygène dissout, et la mortalité des poissons. La présence de
produits toxiques provoque des effets immédiats sur les organismes vivants : effets à long
terme par accumulation (exemple le mercure Hg), contamination des chaines trophiques,
prolifération d’algues par phénomène d’eutrophisation, modifications physiques du milieu
telles que l’augmentation de la température et la turbidité, la diminution de la pénétration de
la lumière, la photosynthèse et la biodiversité, émanation d’odeur, modification de la salinité,
modification de la diffusion d’oxygène.
21.5.3. Effets de la pollution des sols (lithosphère)
Détérioration de la qualité des sols, compactions due à l’érosion de la couche arable riche en
substances nutritives, diminution de la fertilité, salinisation, désertification, acidification due
aux précipitations acides par la pollution atmosphérique. Cela conduit à la diminution de la
disponibilité de certains éléments nutritifs tels que le calcium, magnésium et le potassium,
l’acidification des cours d’eau.
21.6. Effets sur la santé humaine
Les polluants peuvent avoir des effets selon diverses échelles : effets immédiats, tels que ceux
observés lors des accidents historiques, effets à brève échéance, et effets à long terme,
constatés après une exposition chronique, à des concentrations qui peuvent être très élevées.
Les polluants peuvent agir à différents niveaux du corps humain, au niveau de la peau, c’est le
cas notamment des vapeurs irritantes et des phénomènes d’allergies. Au niveau des
muqueuses, des alvéoles, et des organes. Certains toxiques véhiculés par le sang peuvent
s’accumuler dans les organes.

8. Écotoxicologie
TOXICOLOGIE GÉNÉRALE 8
Manifestations respiratoires
Principaux agents responsables : polluants gazeux (CO, SO2, NOx, O3) et particulaires qui sont
responsable d’irritations laryngées, toux, allergies, bronchiolite, diminution de la capacité
ventilatoire, asthme, emphysème, fibrose (causée par l’amiante et la silice).
Troubles cardio-vasculaires
Modification de la coagulation, phénomènes inflammatoires, stimulation du système nerveux
central SNC et un changement de l’activité électrique du cœur.
Manifestations cutanées
Irritation peau par les particules acides, acidification de la peau, troubles d’hydratation
cutanée, modification des lipides de surface, altération du film hydrolipidique (SO2),
desquamation cutanée.
Les effets de l’ozone O3
Le mauvais ozone est responsable d’une diminution de la densité continuelle de l’O3
stratosphérique, une intensification UV au niveau du sol, ce qui est responsable de brûlures
superficielles, une augmentation du nombre de cancers de la peau, vieillissement précoce,
perturbation de la densité continuelle de l’O3 troposphérique.
L’ozone est aussi responsable de la peroxydation lipidique des acides gras polyinsaturés,
l’oxydation des biomolécules par processus d’ozonisation cutanée, la déplétion en vitamine C
et E, l’augmentation de l’incidence des cancers.
21.7. Références
- RAMADE François (15 March 2007). Introduction à l'écotoxicologie : Fondements et
applications. Lavoisier. ISBN 978-2-7430-1979-2.
- Daniel Cossa (1992). Le plomb en milieu marin: biogéochimie et écotoxicologie.
IFREMER.
- Peter G. C. Campbell; Emilien Pelletier; Francine Denizeau (2004). Écotoxicologie
Moléculaire: Principes Fondamentaux et Perspectives de Développement. PUQ. ISBN
978-2-7605-1763-9.
- Michael C. Newman (16 December 2014). Fundamentals of Ecotoxicology: The
Science of Pollution, Fourth Edition. CRC Press. ISBN 978-1-4665-8229-3.